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基于DSP的CAN總線接口實現(xiàn)

摘要： 本文設計了基于DSP的CAN總線網絡接口，應用于自行研制的交流變頻調速設備中。CAN總線接口與傳統(tǒng)的RS232串行接口相配合，增強了設備的網絡通訊能力，使遠程操作功能得以實現(xiàn)。

關鍵詞： DSP CAN總線接口

Abstract：

Key words :

　　1． CAN總線簡介

　　控制器局部網絡（CAN ControllerAreaNetwork）是德國Bosch公司從20世紀80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據通訊協(xié)議。1991年9月PHILIPS公司制定并頒布了CAN2.0技術規(guī)范；1993年11月國際標準化組織（ISO）正式頒布了關于CAN總線的ISO11898標準 ,為CAN總線的標準化、規(guī)范化應用鋪平了道路。

　　世界各半導體廠商推出了許多CAN總線產品。一類是專用的CAN控制器芯片，如Intel公司的82526，82527；PHILIP公司的82C200，SJA1000；NEC公司的72005等；另一類是嵌入CAN接口的單片機，如Intel公司的87C196CA/CB；PHILIP公司的80C592，80CE598；Motorola公司的68HC05X4，68HC05X16，TI公司的TMS320F240x系列DSP等。

　　CAN總線具有如下特點：

　　1）結構簡單，通信介質可是雙絞線、同軸電纜或光纖；

　　2）通信方式靈活?？梢远嘀鲝姆绞焦ぷ?，可以點對點、點對多點及全局廣播方式發(fā)送和接收數(shù)據；

　　3）采用短幀通訊格式，保證了實時性和可靠性，可滿足一般工業(yè)應用；

　　4）非破壞總線仲裁技術，具有多優(yōu)先級；

　　5）集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據鏈路層功能，可完成對通訊數(shù)據的成幀處理工作。

　　CAN總線具有良好功能特性和極高的可靠性，現(xiàn)場抗干擾能力強。廣泛應用于工業(yè)測控領域。

　　2． CAN總線接口的硬件設計

　　硬件設計使用了TI公司的TMS320LF2407A的DSP芯片，其CAN總線接口的硬件電路如圖1所示。一般在CAN控制器和物理總線間采用82C250驅動芯片，提供對總線的差動發(fā)送和接收功能。但是因為82C250為5V供電，而F2407采用3.3V供電，兩芯片間需要電平轉換電路。我們選用了只需3.3V供電的CAN總線收發(fā)驅動芯片SN65HVD230。

CAN總線接口的硬件電路

圖1 CAN總線接口電路

　　F2407的內部集成有CAN控制器。該控制器是一個16位的外設模塊，支持CAN2.0B協(xié)議，具有6個8字節(jié)郵箱；具有可編程的中斷配置、總線喚醒功能，以及自動回復、自動重發(fā)、錯誤診斷等功能。CAN模塊的結構框圖如圖2所示。

CAN控制器結構框圖

圖2 CAN控制器結構框圖

　　訪問CAN模塊可分為控制/狀態(tài)寄存器和6個郵箱的訪問。CAN控制器總共有15個16位的控制寄存器，控制著位定時器、郵箱的發(fā)送或接收使能、錯誤狀態(tài)及CAN中斷等。郵箱位于一個48×16位的RAM空間，每個郵箱由郵箱標示寄存器、郵箱控制寄存器及存儲空間組成，最大可存儲8字節(jié)數(shù)據。

　　3． CAN總線接口的程序設計

　　CAN的通訊采用短幀格式。每個數(shù)據幀由幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據域、校驗域、應答域和幀結束組成。F2407支持標準幀格式和擴展幀格式，如圖3所示。標識符是作為報文的名稱，在接收器的驗收判斷和仲裁過程確定訪問優(yōu)先權中使用；遠程發(fā)送請求位（RTR）確定發(fā)送遠程幀還是數(shù)據幀；數(shù)據長度碼（DLC）確定每幀發(fā)送幾個字節(jié)數(shù)據。

CAN信息幀

圖3 CAN信息幀

　　在使用CAN控制器前必須對它的一些內部寄存器進行設置。如流程圖4和流程圖5所示，需配置位定時器和初始化郵箱。位定時器的BCR1和BCR2寄存器決定了CAN控制器的通信波特率、同步跳轉寬度、采樣次數(shù)和重同步方式。郵箱初始化需設置郵箱的標識符，發(fā)送的是遠程幀還是數(shù)據幀及對發(fā)送的數(shù)據區(qū)賦初值。這樣，郵箱就能進行正常的發(fā)送和接收工作了。

配置位定時器流程圖